CCI液壓旁路異常跳機的分析與控制策略優化

李萬軍，常 磊，王 軍

(淮滬電力有限公司田集第二發電廠，安徽 淮南 232000)

CCI液壓旁路異常跳機的分析與控制策略優化

李萬軍，常 磊，王 軍

(淮滬電力有限公司田集第二發電廠，安徽 淮南 232000)

介紹了CCI液壓旁路的特點和在機組啟停過程中的作用，對高壓旁路控制系統的控制方式、控制原理以及一次熱態啟動過程中，控制邏輯壓力設定值死循環造成一次跳機事件的原因進行了分析，并優化了控制策略。

CCI液壓旁路；啟停機；死循環；控制策略優化

0 引言

淮滬電力有限公司田集第二發電廠2×660 MW超超臨界機組，旁路系統配置瑞士CCI AG/ SULZER公司制造的AV+旁路。該旁路系統具有 100 % BMCR(boiler maximum continuous rating，鍋爐最大連續蒸發量)高壓旁路容量和50 % BMCR低壓旁路容量，高、低壓旁路及再熱器安全門的控制均在DCS(distributed control system，分布式控制系統)內進行。

1 機組旁路系統形式及特點

該機組由高壓旁路及低壓旁路組成容量100 %的2級串聯旁路系統。鍋爐過熱器出口不設置安全閥，而由2只50 % BMCR容量的高壓旁路閥替代安全閥。再熱器出口管段設置2路50 % BMCR容量的安全閥，以確保事故狀況下鍋爐多余蒸汽能夠安全排放。

2 高壓旁路控制系統的控制方式

2.1 鍋爐啟動階段[A]

鍋爐啟動階段[A]共分為3個階段([A1]，[A2]，[A3])。

2.1.1 高壓旁路全關模式[A1]

啟動條件為鍋爐點火，在這個啟動階段，高壓旁路指令為0，高壓旁路關閉，主蒸汽壓力不受控制，自由變動。滿足以下任一條件時，[A1]結束，[A2]開始：

(1) 主蒸汽壓力大于1.0 MPa；(2) 點火后時間超過12 min。

2.1.2 高壓旁路最小閥位控制模式[A2]

高壓旁路根據預先設定的開度8 %進行控制(在鍋爐冷態啟動時，直接進入[A3])。鍋爐熱態啟動時，高壓旁路控制在該設定值2 min后，在[A3]開始前，在6 min內高壓旁路的開度上升至17 %。此階段主蒸汽壓力不受控制，壓力自由上升，通過逐漸打開高壓旁路，緩慢增加蒸汽流量對受熱面和集箱進行溫度補償。

滿足以下任一條件時，[A2]結束，[A3]開始：

(1) [A2]階段時間大于1/20 min，該時間設定值是鍋爐啟動主蒸汽壓力的函數，主蒸汽壓力函數如圖1所示，鍋爐冷態啟動時的設定值為20 min，鍋爐熱態啟動時的設定值為1 min；

(2) 蒸汽壓力大于汽機沖轉最大壓力，即蒸汽壓力達到8.4 MPa；

(3) 高壓旁路切至手動控制。

2.1.3 鍋爐啟動模式[A3]

在[A3]中，主蒸汽壓力由高壓旁路控制。在汽機沖轉壓力達到8.4 MPa之前，控制蒸汽壓力持續上升。在主蒸汽壓力較低時(小于2 MPa），高壓旁路調節閥閥位上限為50 %。鍋爐冷態啟動時滑壓壓力上升更快。當汽機接受全部主蒸汽時，[A3]結束。進入汽機運行階段。

圖1 主蒸汽壓力函數

2.2 汽機運行階段

2.2.1 高壓旁路控制方式[B]

主蒸汽壓力由汽機進行控制，高壓旁路控制主蒸汽壓力上限。在這種模式啟動時，高壓旁路的主蒸汽壓力設定值(30LBA00DP904XQ01)SP=負荷控制的壓力設定值+3.0 MPa，負荷控制的壓力設定值由機組協調控制確定。

2.2.2 高壓旁路控制方式[C]

汽機運行階段時，只要汽機不能接受全部的蒸汽流量(由于汽機啟停、汽機跳閘、機組RUNBACK等情況)，此控制方式時高壓旁路再次單獨進行主蒸汽壓力控制。此控制方式啟動時高壓旁路的主蒸汽壓力設定值(30LBA00DP904XQ01)由機組協調控制確定(汽機主控負荷壓力設定值)。

2.3 停運階段

2.3.1 常規停運方式[D]

鍋爐熄火時按該方式啟動。鍋爐再次啟動時主蒸汽最大壓力不超過12 MPa。通常，熄火后的蒸汽壓力低于12 MPa，高壓旁路關閉并自動設置為壓力保持。高壓旁路的主蒸汽壓力設定值調整為實際壓力加0.2 MPa，上限為13 MPa，確保高壓旁路保持關閉狀態。通過高壓旁路的控制，防止因余熱使蒸汽壓力超過13 MPa。如果鍋爐熄火后主蒸汽壓力大于13 MPa(鍋爐緊急停運后)，則高壓旁路自動調節壓力下降到目標設定值。

2.3.2 檢修停運方式[E]

鍋爐熄火后，由運行人員決定選擇啟動檢修停運方式，運行人員調整主蒸汽壓力最終的壓力設定值為0.1 MPa。通過高壓旁路使蒸汽壓力下降到設定值為0.1 MPa。在以下2.5節所述故障情況下，壓力下降控制自動停止；如果運行人員要繼續降低壓力(通過再熱器安全閥)，可以手動調節壓力下降速度繼續降低蒸汽壓力。

2.4 人工干預

鍋爐停運的主蒸汽壓力最終設定值可以由運行人員手動調整設置；鍋爐停運的壓力下降速度也可以由運行人員手動調整設置。由于某種原因造成自動壓力下降停止，運行人員可以通過手動設置繼續進行壓力下降；在高壓旁路調節閥在初期控制階段即閥位控制階段，每一個高壓旁路調節閥均能單獨進行手動操作。

2.5 故障

當不在運行控制模式[B]時，高壓旁路控制器應自動切換至自動控制方式；當主蒸汽壓力為29.7 MPa或汽機跳閘時，高壓旁路控制閥速打開至75 %。當出現以下任一情況時，在鍋爐停運期間自動壓力下降停止：

(1) 凝汽器停運；

(2) 低旁停運；

(3) 蒸汽溫度高且高壓旁路減溫水不可用。

2.6 高旁快開

末過壓力高于29.7 MPa，汽機跳閘，[B]模式運行，汽機負荷大于50 %，主蒸汽壓力大于設定值1.0 MPa時，手動快開。

3 CCI高旁壓力設定值死循環造成機組跳閘原因分析

3.1 高旁異常前狀態

2015-07-06夜間，因設備原因機組跳閘，隨后機組極熱態啟動。次日07：27：12，機組負荷232.9 MW，機前主汽壓力11.46 MPa，DEH(digital electric hydraulic control system，汽輪機數字電液控制系統）主汽壓力設定值為12.12 MPa，高壓旁路壓力設定值為12.12 MPa，協調系統主汽壓力設定值(跟隨鍋爐主控煤量指令函數變化)9.91 MPa。

3.2 事件過程

07：27：13，高壓旁路閥開度0，DEH切換至初壓控制模式(DEH控制主汽壓力)。

07：27：14，旁路控制切至[B]模式(跟隨模式)，高壓旁路壓力設定值由12.12 MPa突變到13.7 MPa(記憶鍋爐點火時換算壓力)。

汽機DEH接收到壓力設定值變為13.7 MPa，汽機調門逐漸關小。07：30：53，調門全關、汽機跳閘。高壓旁路異常動作趨勢如圖2所示。

圖2 高壓旁路異常動作趨勢

3.3 異常原因分析

事發前高旁壓力設定值12.12 MPa，DCS主汽壓力設定值9.91 MPa，實際主汽壓力為11.432 MPa，[A3]模式退出，高旁關閉，進入[B]模式。高旁壓力設定值自動跟蹤至“旁路跟蹤[B]模式”壓力設定值。即當前高旁壓力設定值為2 MPa(實際主汽壓力傳遞）加上3 MPa(P=HPBYP-P-SP+3.0 MPa)，高旁壓力設定值自動跟蹤至13.7 MPa(機組記憶“高壓缸轉子平均溫度對應高旁設定壓力較大(13.7 MPa)”）。“高壓缸轉子平均溫度”記憶高旁壓力設定值傳遞如圖3所示，該壓力傳遞至DEH。因DEH采用初壓方式控制主汽壓力，實際主汽壓力11.432 MPa，低于設定值13.7 MPa，汽機DEH會快速關小調門來調節壓力。因高壓旁路在[B]模式下(跟隨模式)，導致在調門關小、主汽壓力上升的過程中DEH壓力設定值也不斷上升，形成死循環，最終調門全關，機組跳閘。

4 控制策略問題及優化

(1) 高旁機組極熱態啟動，記憶“高壓缸轉子平均溫度對應高旁設定壓力較大(13.7 MPa)”，導致高旁切至[B]模式時高旁壓力比實際壓力高，調門關小參與壓力調節。

優化方案：在高壓旁路閥設定值生成回路中增加以下條件。

圖3 “高壓缸轉子平均溫度”記憶高旁壓力設定值傳遞

① 在[A3]模式切換到[B]模式時，沖轉壓力設定值延時1 s切換到實際主汽壓力。

② 切換到[B]模式時，高壓旁路閥壓力設定值自保持2 s，等待[B]模式壓力疊加回路切換完成后，再按照0.005 MPa/s的速率改變新的設定值。

(2) 高壓旁路壓力控制邏輯在[B]控制模式下，壓力切換及切換速率存在問題，導致機組極熱態啟動過程中高旁壓力設定死循環。

優化方案：高旁系統增加停機模式，保證啟、停機過程中平穩控制主汽壓力。啟、停機過程中，主汽壓力在7—12 MPa范圍內，實際負荷在100—250 MW范圍內，運行人員可投入旁路系統停機控制模式。此時高壓旁路閥控制主汽壓力，汽輪機切至負荷控制方式和限壓方式，高壓旁路閥壓力設定值由運行人員手動給定(設定范圍為7—12 MPa)。

5 結束語

目前，該廠3，4號機組高壓旁路系統經優化后，已適應在任何工況下的自動控制，啟動、停機過程中的升壓、降壓均能得到較好控制。運行人員能根據工況需要隨時對旁路系統進行手動干預，徹底解決了以前升壓、降壓過程速率無法控制，尤其是事故過程中無法手動干預的情況。優化后的旁路控制邏輯真正起到了改善機組啟動性能、縮短機組啟停時間、回收多工質、事故時保護再熱器、防止鍋爐超壓、兼當安全門等作用。

1 吳夢可.發電機出口TV斷線異常跳機分析和處理[J].浙江電力，2012，31(7)：24-26.

2 何冬輝，魏長宏，安 凱.CCI液壓旁路系統油壓異常分析與處理[J].機床與液壓，2014，42(20)：141-144.

2017-03-19。

李萬軍(1980—)，男，工程師，主要從事火電廠熱控檢修與管理工作，email：15893367@qq.com。

常 磊(1983—)，男，助理工程師，主要從事火電廠熱控檢修與管理工作。

王 軍(1985—)，女，助理工程師，主要從事火電廠熱控檢修與管理工作。